JPH02268528A - 車両用受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明ぼ市街地においてデジタル移動通信を行うため
の車両用受信装置に関する。

［従来の技術］ 近年の電気通信技術の飛躍的な進歩に伴い、通信用機器
の小型化、高機能化が進み、車両等の移動体においても
各種の通信機器を備えるようになってきている。

特に、市街地における自動車電話に対する要望は強く、
基地局の整備に伴い、自動車電話が広く普及されるよう
になってきている。

そして、このような自動車電話等の移動体（車両）通信
においては、情報をデジタル化して通信するデ、ジタル
通信が普及されつつある。このデジタル通信によれば自
動車電話等の単なる音声信号の通信のみではなく、移動
体に端末機を積み、ホストコンピュータとの間で、デー
タの通信を行うことも可能となる。

ここで、移動体通信において最も重要なことは、いかに
して良質な電波を受信するかということである。即ち、
移動体は、その位置が変わるものであり、基地局と移動
体との相対位置関係も常に変化する。また、移動体の周
囲の建物の状況等によっても受信波が大きく影響を受け
、良好な送受信を継続することは非常に難しい。

そこで、車両の移動に伴い大きく変化する受信波の状況
を常に検出し、最適な受信を行うためのシステムとして
、ダイパーシティ受信システムがある。このダイパーシ
ティ受信システムは、例えば車両に複数のアンテナを設
置しておき、これら複数のアンテナからの受信電波の強
度を比較して、最も強度の大きなものを採用するシステ
ムである。

このダイパーシティ受信システムを用いることにより、
周囲の状況に応じた受信を行うことができ、車両用受信
装置の受信品質を上昇させることができる。

このような車両用ダイパーシティ受信装置は、例えば特
開昭５６−１６８４４２号公報に示されている。この公
報に示されている装置においては、複数のアンテナの受
信電波の強度が、予め定められた複数の所定値で分割さ
れた領域のいずれにあるかをそれぞれ判別する。そして
、この領域からはずれたときにアンテナを切り替える。

従って、利用すべきでない短時間の電波の反射等に起因
するマルチパスノイズの除去を行うことができる。

即ち、ダイパーシティ受信システムによれば、常に受信
強度の最大のアンテナを採用するが、短時間の反射波な
どによるマルチパスノイズが生じると、そのアンテナの
切り替えが頻繁になりすぎ、かえって受信性能が劣化し
てしまう。しかし、上述の公報記載の受信装置によれば
、所定の領域を設定しているため、アンテナの切り替え
を所望のものに近付けることができ、マルチパスノイズ
の除去を行うことができる。

一方、衛星放送受信用のアンテナ等においては、そのア
ンテナに指向性の非常に大きなものを採用し、これを常
に送信局方向に保つシステムが広く用いられている。こ
れは、送信局の位置が明らかであれば、アンテナの指向
性を常にその送信局方向に保つことができ、これによっ
て最適な受信が行えると考えられるからである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、市街地における複雑な多重波伝搬状況下
では、送信局から車両に直接向かってくる直接波よりも
ビル等によって反射されて車両に到達する反射波の方が
その強度が強い場合が頻繁に起り、反射波のほうを受信
すべき場合も多い。

このような場合に、アンテナの指向性を直接波方向（送
信局の方向）に向けたままでは、受信レベルの低下によ
り、受信信号の品質の劣化が生じる。

特に、デジタル伝送においては誤り率が劣化し、正常な
受信が行えないこととなる。

一方、上述のダイバシティ受信システムのように、直接
波と反射波のいずれを採用するかを受信レベルの大きさ
によってのみ判断すると、がえって受信品質の劣化が生
じる場合もある。即ち、受信信号の強度レベルは大きく
ても、反射の際の影響等によって誤り率が増加している
場合もあるがらである。

本発明は、上述のような問題点を解決することを課題と
してなされたものであり、受信信号の品質が劣化したと
きにアンテナの指向方向を反射波に向け、常に効果的な
デジタル通信信号の受信を行える車両用受信装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る車両用受信装置は、第１図に示すように
、基地局から送信されたデジタル通信信号を受信する受
信特性において指向性を有する指向性アンテナ（Ａ）と
、自車の地理的位置を検出する自車位置検出手段（Ｂ）
と、基地局の地理的位置を記憶する基地局マツプメモリ
（Ｃ）と、自車と基地局の地理的位置から管轄基地局位
置を特定する基地局特定手段（Ｄ）と、車両の走行する
市街地の建物の配置、高さなどの都市構造データを記憶
する都市構造データメモリ（Ｅ）と、受信信号に含まれ
ている誤り検出符号より受信信号の誤り状況を検出する
誤り検出部（Ｆ）と、誤り状況が悪化した時に、自車位
置、管轄基地局位置、都市構造データより反射波の到来
方向を予測する反射波到来方向予測手段（Ｇ）と、予測
された反射波到来方向に指向性アンテナの指向方向を向
けるように、上記指向性アンテナ（Ａ）の指向方向を変
更するアンテナ指向方向変更手段（Ｈ）と、を有するこ
とを特徴とする。

［作用］ この発明に係る車両用受信装置は、上述のような構成を
有しており、自車位置及び管轄基地局位置を検出するこ
とができ、これと都市構造データより反射波の到来方向
を予測することができる。

一方、受信信号に含まれている誤り検出符号により誤り
数を検出するため、この誤りが発生した場合に、指向性
アンテナの指向方向を反射波到来方向（又は直接波到来
方向）に向けることができる。従って、誤り数が多くな
り、受信信号の品質が劣化したときに的確に指向性アン
テナの向きを直接電波到来方向又は反射波到来方向に向
けることができる。このため、品質の高い受信波を効果
的に得ることができる。

［実施例］ 以下、この発明に係る車両用受信装置の一実施例につい
て、図面に基づいて説明する。

第２図は、実施例の全体構成を示すブロック図であり、
車両に搭載されている。図において、指向性アンテナ１
０は、基地局から送信された電波を受信し、これを受信
部１２に供給する。ここで、この指向性アンテナ１０は
所定の方向の電波のみを効率よく受信するため、電波到
来方向に向ける必要がある。そして、電波到来方向に向
けられた場合には、非常に高品質の受信を行うことがで
きる。しかし、電波到来方向は、車両の移動に伴い刻々
と変化する。そこで、これに対応するため指向性アンテ
ナ１０は、アンテナローデータ１４に回転自在に取り付
けられている。即ち、アンテナローデータ１４によって
指向性アンテナ１０は回転され、所定の方向に向けられ
る。なお、アンテナローデータ１４はステッピングモー
タ等を用いて構成することができる。

受信部１２は、指向性アンテナ１０によって受信された
受信信号を検波し、受信信号をディジタルデータに復調
する。そして、この復調データは、ＣＰＵ　（図示せず
）に送られ、ここで所定の処理が行われるが、この実施
例においては誤り検出部１６において受信信号中の誤り
検出を行う。

この誤り検出符号は、受信信号中に含まれる誤り符号に
よって行う。そして、誤り検出部１６は誤り数ｅを演算
制御部（ＥＣＵ）１８に供給する。

一方、この実施例では車両は３つのセンサ、地磁気セン
サ２２、スピードセンサ２４、位置センサ２６を有して
いる。地磁気センサ２２は地磁気を検出して車両の向き
を検出するセンサであり、通常強磁性体である環状のパ
ーマロイに巻回された励磁巻線とパーマロイの直径方向
に互いに直交するように巻回された２つの検出巻線とか
ら構成入れている。そして、励磁巻線に交流電圧を印加
し、検出巻線に２つの電圧を計Δｐ［することにより地
磁気に対する車両の向き（方位）を検出する。

従って、この地磁気センサ２２によって車両の進行方位
を知ることができる。

スピードセンサ２４は、トランスミッションなどに取り
付けられ、車輪に対応した回転をする回転板の回転数を
検出することによって車両のスピードを検出する。

また、位置検出センサ２６は、ＧＰＳやビーコン受信機
等によって形成される。ＧＰＳ　（グローバル・ポジシ
ョニング・システム）は、地球周回軌道を回る複数（最
低３個）の衛星からの電波を受信し、この電波の伝搬時
間を測定することによって車両の緯度、経度を測定する
ものである。また、ビーコン受信機は道路の所定の基準
位置に設けられた位置信号を発信する路上ビーコンから
の信号を受信し、これによって自車位置を把握するもの
である。そして、これらによって、自車位置（ｘ　ｎ　
＋　　ｙ　ｎ　）を検出する。なお、ビーコン受信塊を
用いた場合には、路上ビーコンの設置されていない場所
において、走行方位、車速及び走行時間によって自車位
置データを常時更新する。

ここで、この実施例の車両用受信装置は、基地局マツプ
メモリ３０、都市構造データメモリ３２を有している。

そして、ＥＣＵｌｇは、位置検出センサ２６からの自車
位置（ｘ　ｎ、　　ｙ　ｎ）に応じて管轄する基地局を
特定することができ、その管轄する基地局の位置（ｘ　
１．　　ｙ　１）を知ることができる。

そこで、ＥＣＵｌｇは自車位置（ｘ　ｎ、　　ｙ　ｎ）
と基地局位置（ｘ　１．　　Ｖ　１）とから、両者の相
対的な位置関係を把握することができ、その方位θｄを
算出することができる。そこで、ＥＣＵｌｇは、基地局
の方向に指向性アンテナ１０が向くようにその方位θｄ
を操作信号としてアンテナローデータ１４に供給する。

このように、ＥＣＵｌｇは車両の走行時に常に基地局の
ある方向を認識することができ、これに応じてアンテナ
ローデータ１４を制御するので、指向性アンテナ１０は
常に基地局の方向に指向性が向けられることとなる。

そこで、基地局からの直接波を常時捉えることができる
。

都市構造データメモリ３２には、車両が走行する地域の
ビルの高さや配置及び道路幅などの都市構造に関するデ
ータが記憶されている。そして、自車位置（ｘ　ｎ、　
　ｙ　ｎ）及び基地局位置（Ｘｌ。

ｙｌ）と、都市構造データメモリ３２からの自車と基地
局間のビルの高さや道路幅等のデータｆ（ｘ、　　ｙ）
とから反射波の到来方向を算出する。

この算出方法については、「電波研究所季報」ｐ、４３
〜５４．１９８７．１２等に記載されているため、詳細
な説明は省略するが、都市内での多重波伝搬構造を第２
図に示すような簡単な幾何光学モードにより決定し、反
射波の方向θＵを算出するものである。

このようにして、ＥＣＵｌｇは、都市構造データメモリ
３２からのデータｆ　（ｘ、ｙ）を参照して、反射波の
到来方向θＵを知ることができる。

このため、ＥＣＵｌｇはアンテナローデータ１４に反射
波到来方向θＵについての操作信号を送ることができ、
アンテナローデータ１４がこれに応じて動作することに
よって、指向性アンテナ１０を反射波の方に向けること
ができる。

次に、第３図に基づいて、この発明に係る車両用受信装
置の動作について説明する。

まず、ＥＣＵｌｇは、スピードセンサ２４からの車速情
報ｖ１地磁気センサ２２からの車両進行方向ψ、ビーコ
ン受信機等である位置検出センサ２６からの位置情報（
ｘ　ｎ、　　ｙ　ｎ）を読み込む（ステップ１）。そし
て、これら情報より現在の車両位置（ｘ　Ｏ，ｙ　Ｏ）
を演算算出する。即ち、車速Ｖを車両進行方向ψによっ
てマツプにおけるＸ方向及びＸ方向の速度に分解し、こ
れに走行時間Δｔを乗算してＸ方向及びＸ方向の走行距
離を算出する。そして、このＸ方向及びＸ方向の走行距
離を位置検出センサ２６によって検出した基準位置毎の
位置情報（ｘ　ｎ、　　ｙ　ｎ）にそれぞれ加算して現
在の車両位置（ｘ　Ｏ，ｙ　Ｏ）を算出する（ステップ
２）。

次に、基地局マツプメモリ３０からの基地局位置情報と
車両位置（ｘ　Ｏ，ｙ　Ｏ）とから管轄する基地局を特
定し、その地理的位置（ｘ　１．　　ｙ　１）を読み込
む（ステップ３）。

そして、現在の車両位置（ｘ　Ｏ，ｙ　Ｏ）と基地局位
置（ｘ　１．　　Ｖ　１）より次式を用いて基地局から
自車に至る直接波方向θｄを算出する（ステップ４）。

θｄａ−ｔａｎ″″’　（（ｙｌ−ｙＯ）／（ｘｉ−ｘ
Ｏ）） 次に、このように算出された直接波の到来方向θｄに基
づいてアンテナローデータ１４を制御し、指向性アンテ
ナ１０を直接波到来方向に向ける。

従って、指向性アンテナ１０は車両の走行に応じてその
向きが変更され、常に直接波を受信することができる。

また、ＥＣＵｌｇは誤り検出部１６からの誤り数ｅを検
出する（ステップ５）。そして、誤り検出数ｅが所定値
より大きいか否かを判断する（ステップ７）。この例に
おいては、誤り数ｅが１以上か否かを判断し、誤り数ｅ
が１未満であった場合にはステップ１に戻り指向性アン
テナ１０を直接波方向θｄに向けるよう制御を繰り返す
。なお、この例においては、ステップ７からステップ１
に戻る経路に処理を実行するか否かの判断を行う（ステ
ップ８）。そして、処理を続行しない場合には、制御を
終了する。

一方、誤り数ｅが１以上の場合には、直接波においてそ
の品質が悪いため、反射波に受信信号を切り替えた方が
よいものと判断する。そこで、指向性アンテナ１０を反
射波到来方向に向けるため、以下の動作を行う。

まず、都市構造データメモリ３２から基地局と車両間の
都市構造データｆ　（ｘ、　　ｙ）を読み込む（ステッ
プ９）。即ち、反射波到来方向θＵを計算するために必
要な基地局と車両との間の都市構造データｆ　（ｘ、ｙ
）を読み込む。

そして、次に反射波到来方向θＵを算出する（ステップ
１０）。この反射波到来方向θＵの算出は、上述のよう
に基地局位置（ｘｉ、ｘ２）と車両の位置（ｘ　Ｏ，ｘ
　Ｏ）と都市構造データｆ（ｘ、　　ｙ）とから反射波
到来方向θＵを幾何光学モードを利用した電子計算機シ
ュミューレーションによって算出する。この算出は、便
宜的に次のように示される。

θｕ−ｇ　　（（ｘＯ，ｙＯ）、　　（ｘｉ、ｙｌ）。

ｆ　　（ｘ、　　ｙ）１ そして、このようにして反射波到来方向θＵを算出した
場合には、ＥＣＵ１８は、これをアンテナロータ１４に
出力し、指向性アンテナ１０を反射波到来方向θＵ力方
向受ける（ステップ１１）。

そして、この反射波到来方向に指向性アンテナ１０を向
けた状態での誤り数ｅを検出する（ステップ１２）。な
お、アンテナロータータ１４を操作して指向性アンテナ
１０を反射波到来方向θＵに向けるには、所定の時間が
経過することが必要である場合が多く、ステップ１２の
前に所定時間経過するまでウェイトする工程を設けると
よい。

次に、この反射波受信における誤り数ｅが１以上か否か
を判断する（ステップ１３）。そして、この反射波受信
における誤り数ｅが０であれば、反射波を受信すること
が適していることと判断され、ステップ９に戻り、反射
波到来方向θＵの算出およびこのθＵ力方向の調整アン
テナの駆動を繰り返す。

一方、反射波受信において誤り数ｅが１以上の場合には
、反射波受信が適していないことが判断され、ステップ
１に戻り、直接波の受信に移る。

このようにして、誤り数ｅが所定量より多いときに、反
射波受信及び直接波受信を交互に変更し、常時最適なデ
ィジタルデータの受信を行うことができる。

このように本実施例によればアンテナの指向性を通常時
は基地局側（直接波受信）に向けておくが、誤り符号検
出における誤り率が劣化した場合には、幾何光学モード
に基づいた都市内伝搬モデルによる反射波の到来方向に
指向性を向ける。このため、符号誤り率の劣化を防止す
ることができ、通信品質が向上すると共に、パケット通
信等において符号誤りによる再送回数が減り、通信時間
の短縮等を図ることもできる。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明に係る車両用受信装置に
よれば、指向性アンテナによって受信する電波を直接波
と反射波に適宜切り替えることができ、符号誤り率の劣
化を防止することができ、通信品質の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車両用受信装置の全体構成を示す
ブロック図、 第２図は一実施例の全体構成を示すブロック図、第３図
は同実施例における幾何光学モードによる反射波到来方
向を示す説明図、 第４図は同実施例におけるＥＣＵ１８の動作を示すフロ
ーチャート図である。 １０　・・・　指向性アンテナ ２２　・・・　地磁気センサ ２６　・・・　位置検出センサ（自車位置検出手段）１
８　・・・　ＥＣＵ　（演算制御部）３０　・・・　基
地局マップメモリ 都市構造データメモリ 誤り検出部 アンテナローデータ（アンテナ指向 方向変更手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基地局から送信されたデジタル通信信号を受信す
   る受信特性において指向性を有する指向性アンテナと、 自車の地理的位置を検出する自車位置検出手段と、 基地局の地理的位置を記憶する基地局マップメモリと、 自車と基地局の地理的位置から管轄基地局位置を特定す
   る基地局特定手段と、 車両の走行する市街地の建物の配置、高さなどの都市構
   造データを記憶する都市構造データメモリと、 受信信号に含まれている誤り検出符号より受信信号の誤
   り状況を検出する誤り検出部と、 誤り状況が悪化した時に、自車位置、管轄基地局位置、
   都市構造データより反射波の到来方向を予測する反射波
   到来方向予測手段と、 予測された反射波到来方向に指向性アンテナの指向方向
   を向けるように、上記指向性アンテナの指向方向を変更
   するアンテナ指向方向変更手段と、を有することを特徴
   とする車両用受信装置。